矮壯素滴施時(shí)期對(duì)冬小麥莖稈抗倒伏能力的調(diào)控分析

張永強(qiáng),陳傳信,聶石輝,徐其江,賽力汗·賽,雷鈞杰

(新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部荒漠綠洲作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】倒伏是影響小麥生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量和品質(zhì)量的重要因素之一[1],倒伏破壞了小麥的群體結(jié)構(gòu)及莖稈的疏導(dǎo)系統(tǒng),對(duì)水分和養(yǎng)分運(yùn)輸?shù)挠绊懞艽?導(dǎo)致小麥產(chǎn)量和品質(zhì)下降,同時(shí)增加機(jī)械收獲難度和成本[2];倒伏一般導(dǎo)致小麥減產(chǎn)7%～30%,嚴(yán)重時(shí)高達(dá)40%[3-5]。新疆滴灌小麥發(fā)展迅速,目前已達(dá)到25.33×104hm2(380萬畝)[6],由于滴灌小麥水肥供應(yīng)充足,生長(zhǎng)旺盛且根系分布較淺,后期易發(fā)生倒伏,對(duì)實(shí)現(xiàn)其高產(chǎn)高效構(gòu)成嚴(yán)重威脅。研究小麥的抗倒性,可使其能夠更好地適應(yīng)逆境,有利于小麥獲得高產(chǎn)?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】化學(xué)調(diào)控是矮化小麥植株、提高其抗倒能力的有效方法之一[7-8]。郭建文等[9]研究表明,矮壯素能顯著提高黑麥莖稈基部第2節(jié)間的抗折力,降低黑麥的倒伏率。孫巖等[10]研究表明,矮壯素能夠明顯降低小麥的株高、增加莖稈的粗度,有助于壯苗,提高抗倒伏能力。馬瑞琦等[11]研究表明,起身期噴施矮壯素可以顯著降低株高及重心高度,顯著提高莖稈基部節(jié)間的抗折力、穿刺強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度等力學(xué)特性,顯著提高植株的抗倒伏能力。華智銳等[12]研究表明,矮壯素拌種可使小麥株高和重心高度降低,基部第2節(jié)間長(zhǎng)度縮短、粗度增加,莖稈機(jī)械強(qiáng)度增強(qiáng),倒伏系數(shù)降低。矮壯素(Chlorocholine chlorid,CCC)屬于內(nèi)吸性植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,經(jīng)由種子、芽、幼枝、葉片和根系進(jìn)入植株體內(nèi),可延緩細(xì)胞伸長(zhǎng),控制植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng),促進(jìn)生殖生長(zhǎng),提高莖稈強(qiáng)度,使植株節(jié)間縮短,株高降低?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】前人研究是將矮壯素通過種子(拌種)、葉片(噴施)進(jìn)入小麥體內(nèi),而起到抗倒伏作用;但矮壯素從根系通過滴施進(jìn)入小麥體內(nèi)應(yīng)用尚未見報(bào)道,缺乏其相關(guān)技術(shù)理論研究。需研究矮壯素不同滴施時(shí)期對(duì)冬小麥莖稈抗倒伏能力的調(diào)控措施?！緮M解決的關(guān)鍵問題】設(shè)置不同的矮壯素滴施時(shí)期,分析不同矮壯素滴施時(shí)期對(duì)滴灌冬小麥莖稈特征、抗倒伏能力和產(chǎn)量的影響,及滴灌小麥抗倒伏的矮壯素最佳滴施時(shí)期,為新疆滴灌小麥抗倒伏高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

采用盆栽試驗(yàn),盆的直徑26 cm、高度30 cm,土壤取自新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院瑪納斯試驗(yàn)站試驗(yàn)田,每盆裝土7.5 kg。土壤有機(jī)質(zhì)1.47g/kg,全氮1.36 g/kg,全磷1.15 g/kg,全鉀21.20 g/kg,速效氮111.9 mg/kg,速效磷28.70 mg/kg,速效鉀421.00 mg/kg。播種前每盆施磷酸二銨2.23 g、尿素0.45 g,將肥料撒施于盆中表層土壤,然后將盆中5 cm以上表層土混勻。供試品種為新冬18號(hào),播種時(shí)間2019年9月25日,選取籽粒飽滿的種子,每盆播種40粒,小麥三葉期后定苗,每盆保留長(zhǎng)勢(shì)一致的苗30株;收獲時(shí)間為2020年7月15日。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)是在前期研究得出的最佳矮壯素滴施量4 500 mL/hm2的基礎(chǔ)上,設(shè)置3個(gè)不同的矮壯素滴施時(shí)期和每個(gè)時(shí)期均滴清水的對(duì)照處理,分別為返青期(S1)、起身期(S2)、拔節(jié)期(S3)和對(duì)照(S0)共4個(gè)處理,每個(gè)處理6盆。用輸液管模擬滴灌(流量設(shè)置為2.5 L/h2),灌水、追肥、矮壯素采用水肥藥一體化方式同時(shí)滴入每盆。在返青期、拔節(jié)期、孕穗期和開花期分別滴施尿素折合純氮用量0.34、0.68、0.34、0.34 g/盆;全生育期灌水8次,越冬前,返青期、起身期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期、灌漿前期和灌漿中期采用滴灌分別灌水5.35、1.78、1.78、4.46、3.57、1.78、2.68、1.78 L/盆。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

1.2.2.1 莖稈形態(tài)特征

于冬小麥成熟期在每小區(qū)分別取20株小麥,用直尺測(cè)定其主莖的各節(jié)間長(zhǎng)度,用精確度為0.01 mm的數(shù)顯式游標(biāo)卡尺測(cè)量基部第2節(jié)間(節(jié)間中部)的直徑,并采用精度為萬分之一的天平測(cè)量倒2節(jié)節(jié)間重量。

莖稈充實(shí)度=莖稈節(jié)間干重(mg)/節(jié)間長(zhǎng)度(cm)的比值。

1.2.2.2 株高和重心高度

于冬小麥開花期、乳熟期和成熟期分別測(cè)定不同處理的株高和重心高度,株高為小麥莖稈基部到穗頂?shù)淖匀桓叨?重心高度為莖稈基部至該莖稈平衡支點(diǎn)的距離。

1.2.2.3 抗折力

于冬小麥開花期、乳熟期和成熟期分別測(cè)定不同處理的莖稈抗折力,測(cè)定時(shí)參照文獻(xiàn)[2]的方法。植株下部固定,用日本產(chǎn)測(cè)力計(jì)作用在莖稈節(jié)間的中間位置,垂直于莖稈緩緩用力,莖稈折斷時(shí)測(cè)力計(jì)所顯示的數(shù)值即為該莖的抗折力。

莖稈抗倒伏指數(shù)=莖稈機(jī)械強(qiáng)度/莖稈重心高度。

1.2.2.4 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

于冬小麥成熟期,分別從每個(gè)處理標(biāo)記的3盆中每盆選取5株考種,分別測(cè)量株高、莖粗、穗長(zhǎng)、單莖生物量、可孕小穗數(shù)、不孕小穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒重等指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS19.0和Excel 2016軟件進(jìn)行處理數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 矮壯素滴施時(shí)期對(duì)小麥株高及重心高度的影響

研究表明,與S0相比,在小麥返青期、起身期及拔節(jié)期滴施矮壯素均能降低小麥株高,其中以S2處理的株高最低為52.97 cm,與S0、S1、S3處理相比,S2處理的株高分別降低了7.51%、1.97%和0.31%,其與S0處理間差異達(dá)顯著水平(P<0.05),與S1、S3處理間差異不顯著。在不同的時(shí)期滴施矮壯素,對(duì)小麥各節(jié)間長(zhǎng)度的影響不同,與S0處理相比,返青期滴施,倒4節(jié)、倒5節(jié)長(zhǎng)度明顯縮短,而倒3節(jié)有所反彈增長(zhǎng);起身期滴施,倒5節(jié)有所縮短,倒4節(jié)明顯縮短,倒3節(jié)反彈增長(zhǎng);拔節(jié)期滴施,倒5節(jié)長(zhǎng)無變化,倒4、倒3節(jié)縮短,倒2節(jié)出現(xiàn)明顯反彈增長(zhǎng);矮壯素滴施時(shí)期對(duì)小麥穗長(zhǎng)無影響。不同處理小麥重心高度的變化與株高的變化規(guī)律一致,在S2處理小麥的重心高度最低為34.07cm,與S0、S1、S3處理相比,S2處理的重心高度分別降低了19.08%、10.74%和4.13%,其與S0、S1處理間差異達(dá)顯著水平(P<0.05),與S3處理間差異不顯著。矮壯素滴施可以降低小麥株高和重心高度,提高小麥抗倒伏能力,在起身期滴施矮壯素較返青期和拔節(jié)期對(duì)小麥株高和重心高度降低的效果顯著。圖1

注:不同小寫字母表示差異達(dá)0.05顯著水平,下同

2.2 矮壯素滴施時(shí)期對(duì)小麥莖稈基部第2節(jié)間特征的影響

研究表明,矮壯素滴施處理明顯縮短了基部第2節(jié)間的長(zhǎng)度,增加了基部第2節(jié)間的直徑和壁厚,提高了基部第2節(jié)間的充實(shí)度和抗折力,但不同的滴施時(shí)期對(duì)小麥基部第2節(jié)間的影響不同。處理間表現(xiàn)為,起身期滴施矮壯素小麥基部第2節(jié)間最短為4.07 cm,其余S0、S1處理間差異顯著(P<0.05),與S3處理間差異不顯著;倒2節(jié)間直徑最大為3.38 mm,其與S0處理間差異顯著(P<0.05),與S1、S3處理間差異不顯著;壁厚最大為0.543 mm,其與S0、S1、S3之間差異均達(dá)顯著水平(P<0.05),而S1、S3之間差異不顯著;基部第2節(jié)間充實(shí)度以S2處理最大為25.57 mg/cm,其與S0、S1、S3之間差異均達(dá)顯著水平(P<0.05);抗折力以S2處理最大為5.44N,其與S0、S1、S3之間差異均達(dá)顯著水平(P<0.05),而S1、S3之間差異不顯著。表1

表1 不同矮壯素滴施時(shí)期下小麥莖稈基部第2節(jié)間特征變化

2.3 矮壯素滴施時(shí)期對(duì)小麥莖稈抗倒伏指數(shù)的影響

研究表明,滴施矮壯素可以明顯提高小麥莖稈的抗倒指數(shù),各處理間莖稈抗倒伏指數(shù)表現(xiàn)為:S2>S3>S1>S0,與對(duì)照S0處理相比,S1、S2、S3的莖稈抗倒伏指數(shù)分別提高了36.55%、70.67%、43.46%,S0與S1、S2、S3的莖稈抗倒伏指數(shù)處理間差異均大顯著水平(P<0.05)。矮壯素滴施時(shí)期對(duì)小麥莖稈的抗倒伏指數(shù)也存在明顯的影響,不同矮壯素滴施時(shí)期間莖稈抗倒伏指數(shù)以S2處理最大為15.96 N/m,較S1、S3處理分別提高了24.99%和18.97%,差異均達(dá)顯著水平(P<0.05);S3處理較S1處理的莖稈抗倒伏指數(shù)提高了5.06%,差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。圖2

圖2 不同矮壯素滴施時(shí)期下小麥莖稈抗倒伏指數(shù)變化

2.4 矮壯素滴施時(shí)期對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量的影響

研究表明,矮壯素滴施時(shí)期對(duì)小麥單莖生物量、小穗的育性、穗粒數(shù)及穗粒重影響明顯,但不同的指標(biāo),處理間變化規(guī)律不同。矮壯素滴施提高了小麥單莖生物量,處理間以S2單莖生物量最大為3.42 g/莖,較S0、S1、S3處理分別提高了12.31%、7.68%和3.01%,其與S0、S1處理間差異達(dá)顯著水平(P<0.05),與S3處理間差異不顯著。處理間可孕小穗表現(xiàn)為S1>S2>S3>S0,不孕小穗表現(xiàn)為S0>S1>S3>S2,處理間差異基本均達(dá)顯著水平(P<0.05)。處理間穗粒差異不顯著,其中以S1處理穗粒數(shù)最多為38.50粒;穗粒重以S2處理最重為1.68 g,其與S1、S3處理間差異不顯著,與S0處理間差異達(dá)顯著水平(P<0.05);S1與S0二者間穗粒重差異不顯著。表2

表2 不同矮壯素滴施時(shí)期下小麥籽粒產(chǎn)量變化

3 討 論

倒伏是制約小麥高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的重要因素之一[13-16],小麥倒伏問題雖然可通過合理的栽培技術(shù)來調(diào)控[17]。生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)具有較高的時(shí)效性和專一性,外源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑會(huì)改變作物內(nèi)源激素的含量及比例,影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育,調(diào)控作物的內(nèi)在生理機(jī)制,提高作物抗逆能力。使用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑簡(jiǎn)便易操作,是提高小麥抗倒伏能力的一項(xiàng)重要措施。小麥倒伏多發(fā)生在基部節(jié)間,故基部節(jié)間形態(tài)、生理特性與小麥抗倒伏能力關(guān)系緊密[18]。矮壯素在小麥增產(chǎn)和防倒方面效果突出,前人研究表明,矮壯素可降低小麥株高、增加節(jié)間的粗度、提高莖稈的機(jī)械強(qiáng)度,能有效地防止小麥倒伏[7,8]。華智銳等[12]研究表明,矮壯素拌種可以提高小麥種子發(fā)芽率,使小麥株高和重心高度降低,基部第 2 節(jié)間長(zhǎng)度縮短、粗度增加,莖稈機(jī)械強(qiáng)度增強(qiáng),倒伏系數(shù)降低,低濃度(0.5%)的矮壯素溶液拌種可以增加小麥根量,提高小麥植株的抗倒伏性。研究結(jié)果表明,與對(duì)照相比,矮壯素不同滴施時(shí)期均能降低滴灌小麥株高、重心高度和基部節(jié)間長(zhǎng)度,增加基部節(jié)間粗度和莖稈充實(shí)度,提高莖稈抗倒伏指數(shù),且不同時(shí)期滴施矮壯素,對(duì)小麥節(jié)間伸長(zhǎng)的抑制作用和節(jié)間長(zhǎng)度反彈影響不同。

4 結(jié) 論

不同矮壯素滴施時(shí)期均能降低滴灌小麥的株高,提高抗倒伏能力,但以起身期滴施矮壯素對(duì)小麥株高和重心高度降低的效果更明顯,起身期滴施矮壯素小麥基部第2節(jié)間最短、直徑最大、壁厚最大、節(jié)間充實(shí)度最大、抗折力最大、莖稈抗倒伏指數(shù)最大。當(dāng)矮壯素滴施用量為4 500 mL/hm2時(shí),在起身期滴施對(duì)滴灌小麥株高最低、基部節(jié)間最粗、抗倒伏指數(shù)最大,一定程度上提高了滴灌小麥莖稈抗倒伏能力。